单元三 第一节 金属材料的力学性能（课件）-高一《汽车机械基础》同步精品课堂（人民交通出版社·第3版）

单元三 汽车常用材料 第一节 金属材料的力学性能 《汽车机械基础》 人民交通出版社·第3版 同步精品课程——中职专业课 1 知识目标 1.理解金属材料的力学性能； 2.掌握五大性能指标； 3.培养实事求是的态度、团队合作的精神； 4.提高环境保护意识。 教学目标 导入情景 01 同学们，请仔细阅读教材回答以下问题： （1）你认为金属零件一般应具备哪些力学性能? （2）联系本专业特点，你认为汽车金属零件应具有哪些力学性能? （3）金属材料的力学性能指标都有什么特点？ 新知学习 02 一、金属材料及力学性能 零件的材料将影响机器的性能。以汽车为例，80%为金属材料。从汽车设计、选材、制造，到汽车维护、修理，掌握金属材料知识都十分重要。 金属是指具有良好的导电性和导热性，有一定的强度和塑性，并具有特殊金属光泽的物质。金属材料是指由金属元素或以金属元素为主要材料构成的，并具有金属特性的工程材料，它一般包括纯金属和合金两类。 纯金属在工业生成中虽然具有一定的用途，但是由于它的强度、硬度一般都较低，而且冶炼技术复杂，价格较高，因此在使用上受到很大的限制。目前在汽车工业生产中广泛使用的是合金状态的金属材料。 一、金属材料及力学性能 新知学习 02 一、金属材料及力学性能 新知学习 02 合金是指两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的金属材料。与纯金属相比，合金除具有良好的力学性能外，还可以通过调整组成元素之间的比例，获得一系列性能各不相同的合金，从而满足不同的性能要求。 力学性能是指金属材料在力的作用下所显示的性能，主要包括强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。物体受外力作用后导致物体内部之间产生的相互作用的力称为内力，而单位面积上的内力则称为应力σ(N/mm²或MPa) 。应变是指由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变化。 金属材料的力学性能是评定金属材料质量的主要依据。 一、金属材料及力学性能 新知学习 02 二、金属材料的强度、塑性、硬度 1.强度 强度是金属材料抵抗永久变形和断裂的能力。金属材料的强度指标可以通过拉伸试验测得，如图所示。拉伸试验是指用静(缓慢)拉伸力对试样进行轴向拉伸，通过测量拉伸力和伸长量来测定试样强度、塑性变形等力学性能的试验。 新知学习 02 在进行拉伸试验时，拉伸力(F)和试样伸长量△(l-l0)之间的关系曲线，称为力——伸长曲线，如图所示。从图中曲线可以看出，试样从开始拉伸到断裂要经过弹性变形阶段、屈服阶段、变形强化阶段、颈缩与断裂阶段。金属材料抵抗拉伸力的强度指标主要有屈服强度(或规定残余伸长应力)和抗拉强度等。 二、金属材料的强度、塑性、硬度 新知学习 02 （1）屈服强度和规定残余伸长应力 屈服强度是指在拉伸试验过程中拉力(或载荷)不增加(保持恒定)的情况下，拉伸试样仍然能继续伸长(变形)时的应力。 工业上使用的部分金属材料(如高碳钢、铸铁等)在进行拉伸试验时，没有明显的屈服现象，也不会产生颈缩现象，这就需要规定一个相当于屈服强度的指标，即规定残余伸长应力。规定残余伸长应力是指拉伸试样在卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长与原始标距比值达到规定的百分比时的应力。 二、金属材料的强度、塑性、硬度 新知学习 02 图 序号标注方法 二、金属材料的强度、塑性、硬度 （2）抗拉强度抗拉强度是表征金属材料由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是表征金属材料在静拉伸条件下的最大承载能力。对于塑性较好的金属材料来说，拉伸试样在 承受最大拉应力之前，变形是均匀一致的；但超过抗拉强度后，金属材料便开始出现颈缩现象，即产生集中塑性变形。 新知学习 02 2.塑性 塑性是金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。金属材料的塑性可以用拉伸试 样断裂时的最大相对变形量来表示，如断后伸长率和断面收缩率。它们是表征材料塑性优 劣的主要力学性能指标。 金属材料的塑性对零件的加工和使用具有重要的意义，塑性好的金属材料容易进行锻压、轧制等成形加工。所以，大多数机械零件除要求具有较高的强度外，还要求有一定的 塑性。 二、金属材料的强度、塑性、硬度 新知学习 02 3.硬度 硬度是指金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。它是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标。硬度对于机械零件的耐磨性有直接影响，金属材料的硬度 值越高，其耐磨性也越高。 二、金属材料的强度、塑性、硬度 新知学习 02 1.韧性 汽车上的部分零件是在冲击载荷作用下工作的，如连杆、气门等。这些零件除要求具备足够的强度、塑性、硬度以外，还应有足够的韧性。韧性是金属材料在断裂前吸收变形能量 的能力。 三、金属材料的韧性和疲劳强度 2.疲劳强度 载荷的形式不仅